CN103192822A - 电动车集成运行网络智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电动车领域，特别涉及一种电动车集成运行网络智能控制系统，包括车体板、底盘、座箱、动力系统及操作系统，其特征在于，所述操作系统中包括能源子系统和辅助系统，能量管理系统分别与动力电池、充电器、电控单元相连，实现动力电池的实时监测，动力电池与功率转换器相连实现动力的输出。所述车体板为封闭式结构，车体两侧各设置3~8个带玻璃窗的车门，车门数量与座箱排数对应。与现有技术相比，本发明的有益效果是：1）满足乘客快速上下和安全逃生的要求；2）采用了通用性强、功能完善的网络智能数据采模模块，信息可实现网络传递；3）采用了Modbus现场总线协议；4）采用了100Ah磷酸铁锂电池组，寿命长、无污染。

Description

电动车集成运行网络智能控制系统

技术领域

本发明涉及电动车领域，特别涉及一种电动车集成运行网络智能控制系统。

背景技术

随着城市生活节奏的日益加快，人们环保意识的进一步增强，人们对代步工具提出了更高的要求，从解决环境污染以及应对能源紧缺的角度来看，电动汽车将有替代传统的燃油汽车的可能性。电动汽车的种类有燃料电池电动汽车、混合动力汽车和纯电动汽车。

纯电动汽车又分机动车和场地车两大类，目前，场地电动汽车多为简易观光车（或称电平车），随着市场对场地电动汽车的需求量越来越大，大型企业厂内的通勤和参观、学校内、遊乐园、机场和大型场地等场合也开始广泛采用电动面包车或大型电动汽车。电动车敞开式结构与箱式汽车差距较大，其不足之处是夏天无冷气，北方冬季无暖气，且多使用有污染的铅酸电池供电；在车的控制方面，也多采用简单调速方式，行车安全无法保证，由于缺乏网络数字检测及现场总线协议，场地电动汽车的控制也无法实现网络智能化。在场地电动汽车中，当前使用的CAN总线，需采用阻抗为120Ω的双绞屏蔽总线电缆，是多主竞争式总线结构，硬件成本高。

另外在场地电动车的电池配用方面，缺乏低成本、长寿命的储能电池配置，而在车体结构方面，则不具备双面多门的结构，满足多人同时上下和安全逃生的条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动车集成运行网络智能控制系统，对纯电动汽车进行改进，配置无污染的锂电池，采用网络智能数据采集模式，实现信息网络传递，简化线络，提高可靠性，满足观光和场地使用要求。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

电动车集成运行网络智能控制系统，包括车体板、底盘、座箱、动力系统及操作系统，所述操作系统中包括能源子系统和辅助系统，能源子系统中的能量管理系统分别与动力电池、充电器、电控单元相连，实现动力电池的实时监测，动力电池与功率转换器相连实现动力的输出；辅助系统中辅助动力源分别与动力电池、动力转向系统相连，实现辅助设备的供电控制；

所述动力系统、能源子系统和辅助系统通过Modbus现场总线协议分别与仪表盘相连，仪表盘内设有电脑单元和显示屏，电脑单元还分别与报警灯和GPRS无线车载通讯装置相连；

所述动力系统为带变速机构的后直流驱动形式，脚踏开关与电控单元相连，电控单元依次与功率转换器、电动机及机械传动装置相连，机械传动装置驱动车轮转动；动力电池为磷酸铁锂电池组。

所述能量管理系统中设有电池均衡器和电池电压电流温度检测单元，电池电压电流温度检测单元中温度传感器发出的温度信号经上拉电阻输入网络数据采集器，网络数据采集器检测并与电脑单元通讯，所述网络数据采集器由信号接入单元、信号变换单元、隔离放大模块和嵌入式微电脑依次连接组成；电池均衡器中包括电池均衡调节驱动器，实现各组锂电池之间的电压的自动均衡，电池电压电流信号经网络数据采集器采集与电脑单元进行通讯。

所述充电器为斩波式充电器，包括整流电路、储能斩波电路和斩波控制与剩余电量管理电路，斩波控制与剩余电量管理电路与能量管理系统通讯，控制充电过程并随时检测核算剩余电量，储能斩波电路中T8和T9为功率开关，D1和D2为保护T8和T9的续流二极管，用于卸掉T8和T9开关时的反向感生电流，电容C4、C5和电感L为滤波元件，储能斩波电路的输出端接锂电池组，当给锂电池组充电时，功率开关T8接通，整流电路输出的直流电源接到储能斩波电路上，并控制功率开关T9按设定频率接通和断开，产生相应频率的方波使锂电池组快速充电，当锂电池组充满电时，功率开关T8断开。

所述车体板为封闭式结构，车体两侧各设置3~8个带玻璃窗的车门，车门数量与座箱排数对应。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1）采用双面多门的封闭结构设计，便于多人同时上下，满足乘客快速上下和安全逃生的要求，另外每个门上设有透明玻离窗，便于观光；

2）采用了通用性强、功能完善的网络智能数据采模模块，信息可实现网络传递，简化了控制线络、提高了控制系统可靠性；

3）采用了Modbus现场总线协议，Modbus是主从工作方式，硬件成本低；

4）采用了100Ah磷酸铁锂电池组，体积小、重量轻、寿命长、无污染，符合人们对生活质量的更高追求，网络智能电动车必将成为城市生活中一个新的亮点。

附图说明

图1是本发明场地电动车实施例外形结构示意图；

图2是图1中实施例的内部配置图；

图3是图2的俯视图；

图4是本发明实施例中动力系统及操作系统原理图；

图5是本发明实施例网络智能控制系统原理图；

图6是电池均衡器与电流电压检测单元原理图；

图7是电池温度检测器1原理图；

图8是电池温度检测器2原理图；

图9是网络数据采集器原理图；

图10是本发明充电器原理图。

图中：1-5号门  2-后轮   3-4号门   4-3号门   5-2号门   6-挡板  7-前轮   8-1号门  9-后面板  10-5号座箱  11-4号座箱  12-3号座箱  13-2号座箱  14-驾驶座15-制动踏板  16-加速踏板  17-控制系统  18-副驾座  19-车底板  20-2号座  21-充电插座  22-3号座  23-动力系统24-4号座   25-5号座   26-电池组二   27-电池组一

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1～图3，是本发明场地电动车实施例外形结构示意图，车体板为封闭式结构，车门数量与座箱排数对应，实施例中座箱数为5排，故本发明车体的两面各设5个带推开门，能使乘客快速上下，每个车门上都有玻璃窗，便于观光和场地使用，无污染。车体内第2～4排座箱为三人座，中间座的人可就近下车，实施例中共有14个座位，非常适合场地使用。3号座箱12下方设电池组一27和充电插座21，5号座箱10下方设电池组二26，只要向充电插座21插入220V交流电源即可充电。动力电池为100Ah磷酸铁锂电池组；控制系统17安放在驾驶座14和副驾座18之间。

4号座箱24下设动力系统23，动力系统为带变速机构的后直流驱动形式，在慢速时驱动力矩大，制动踏板15和加速踏板16分别与电控单元相连。

见图4，为本发明动力系统及操作系统原理图，所述操作系统中包括能源子系统和辅助系统，能源子系统中的能量管理系统分别与动力电池、充电器、电控单元相连，实现动力电池的实时监测，动力电池与功率转换器相连实现动力的输出；

见图5，是本发明网络智能控制系统原理图，动力系统、能源子系统和辅助系统通过Modbus现场总线协议分别与仪表盘相连，仪表盘内设有电脑单元和显示屏，电脑单元还分别与报警灯和GPRS无线车载通讯装置相连。动力系统可实现速度调节、制动操作、功率变换、电机及传动的控制，辅助系统中辅助动力源分别与动力电池、动力转向系统相连，辅助系统可实现灯光调控、车门控制、空调控制等其它辅助设备的控制。

见图6，能量管理系统中设有电池均衡器和电池电压电流温度检测单元，电池电压电流温度检测单元中温度传感器发出的温度信号经上拉电阻输入网络数据采集器，电池均衡器中包括电池均衡调节驱动器，电池均衡调节驱动器与电脑单元通讯，每个电池均衡调节驱动器可驱动8个锂电池，实现各组锂电池之间的电压的自动均衡，避免由于各组锂电池的电压不同引起的内部放电现象，电池电压电流信号经网络数据采集器采集并与电脑单元进行通讯。

电池温度检测单元中温度传感器Tn发出的温度信号经上拉电阻Rn输入网络数据采集器，网络数据采集器检测并与电脑单元通讯，网络数据采集器可实现多通道输入，通用性强，并可直接联网；

见图7中，电池1～8为磷酸锂储能电池，T1～T8为DS18B20一线总线数字式温度变送器，每一块电池粘贴一个，能实现8个储能锂电池的温度自动检测，避免电池的不正常温升，Vd为供电电源，一般为＋5V，CD1接网络数据采集器电脑上的I/O口1，地为接供电电源地，R1～R8为上拉电阻。

见图8中，电池9～16为磷酸锂储能电池，T9～T16为DS18B20一线总线数字式温度变送器，Vd为供电电源，一般为＋5V，CD2接网络数据采集器电脑的I/O口2，地为接供电电源地，R8～R16为上拉电阻。

见图9，网络数据采集器由信号接入单元、信号变换单元、隔离放大模块和嵌入式微电脑依次连接组成；信号接入单元由三个CD4051或CC4051单8通道数字控制模拟电子开关组成。信号接入单元对应A1、A2、A3三个输出端分别输出，哪一路信号输出由片选信号QH和选通信号D2、D1、D0确定；

信号变换单元输入基准电压Vuot和电子开关的选通信号D2、D1、D0，变换好的信号由B1、B2、B3三个输出端分别输出；

隔离放大单元是由电容开关隔离和可编程放大器和电阻网络组成，GL为电容开关式隔离选通信号、D0为电容开关控制信号、放大选控信号均来自嵌入式微电脑；这种电容开关式隔离，具有高可靠隔离特性，可编程放大器，线性好，依据信号自动选定量程，尤其能保证微弱数据信号放大不失真。

嵌入式微电脑基于DSP（如TMS320C54X）技术设计，设有A/D转换单元、基准电压源、一线总线式数字温度变送器、网络接口、USB接口和存储器。为了消除环境温度对热电耦测量精度产生的影响，嵌入式微电脑连接一个DS18B20一线总线式数字温度传感器；网络接口可采用Profibus-DP和Modbus现场总线，实现与电脑单元的通信；USB接口可用于程序的更新。

见图10，充电器为斩波式充电器，包括整流电路、储能斩波电路和斩波控制与剩余电量管理电路，斩波控制与剩余电量管理电路与能量管理系统通讯，控制充电过程并随时检测核算剩余电量，以提示电池组行驶能力，储能斩波电路中T8和T9为功率开关，D1和D2为保护T8和T9的续流二极管，用于卸掉T8和T9开关时的反向感生电流，电容C4、C5和电感L为滤波元件，储能斩波电路的输出端接锂电池组，当给锂电池组充电时，功率开关T8接通，整流电路输出的直流电源接到储能斩波电路上，并控制功率开关T9按设定频率接通和断开，产生相应频率的方波使锂电池组快速充电，当锂电池组充满电时，功率开关T8断开，同时仪表盘上报警灯闪动，告知充电人拔掉电源。

电源插座为通用安全插座，为方便利用普通电源插座的电源充电，还可另备一各车载专用线，即一端装有与电源插座配套的插头，另一端为普通电源插头。

Claims (4)

1.电动车集成运行网络智能控制系统，包括车体板、底盘、座箱、动力系统及操作系统，其特征在于，所述操作系统中包括能源子系统和辅助系统，能源子系统中的能量管理系统分别与动力电池、充电器、电控单元相连，实现动力电池的实时监测，动力电池与功率转换器相连实现动力的输出；辅助系统中辅助动力源分别与动力电池、动力转向系统相连，实现辅助设备的供电控制；

所述动力系统、能源子系统和辅助系统通过Modbus现场总线协议分别与仪表盘相连，仪表盘内设有电脑单元和显示屏，电脑单元还分别与报警灯和GPRS无线车载通讯装置相连；

所述动力系统为带变速机构的后直流驱动形式，脚踏开关与电控单元相连，电控单元依次与功率转换器、电动机及机械传动装置相连，机械传动装置驱动车轮转动；动力电池为磷酸铁锂电池组。

2.根据权利要求1所述的电动车集成运行网络智能控制系统，其特征在于，所述能量管理系统中设有电池均衡器和电池电压电流温度检测单元，电池电压电流温度检测单元中温度传感器发出的温度信号经上拉电阻输入网络数据采集器，网络数据采集器检测并与电脑单元通讯，所述网络数据采集器由信号接入单元、信号变换单元、隔离放大模块和嵌入式微电脑依次连接组成；电池均衡器中包括电池均衡调节驱动器，实现各组锂电池之间的电压的自动均衡，电池电压电流信号经网络数据采集器采集与电脑单元进行通讯。

3.根据权利要求1所述的电动车集成运行网络智能控制系统，其特征在于，所述充电器为斩波式充电器，包括整流电路、储能斩波电路和斩波控制与剩余电量管理电路，斩波控制与剩余电量管理电路与能量管理系统通讯，控制充电过程并随时检测核算剩余电量，储能斩波电路中T8和T9为功率开关，D1和D2为保护T8和T9的续流二极管，用于卸掉T8和T9开关时的反向感生电流，电容C4、C5和电感L为滤波元件，储能斩波电路的输出端接锂电池组，当给锂电池组充电时，功率开关T8接通，整流电路输出的直流电源接到储能斩波电路上，并控制功率开关T9按设定频率接通和断开，产生相应频率的方波使锂电池组快速充电，当锂电池组充满电时，功率开关T8断开。

4.根据权利要求1所述的电动车集成运行网络智能控制系统，其特征在于，所述车体板为封闭式结构，车体两侧各设置3~8个带玻璃窗的车门，车门数量与座箱排数对应。

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